氧化磷酸化抑制劑和解偶聯劑産品專題

Inhibitors and Uncouplers of Oxidative Phosphorylation

專題關鍵詞：

Oxidative phosphorylation 氧化磷酸化；Electron transfer chain (ETC) 線粒體呼吸鏈；Uncoupler 解偶聯劑；Antimycin A抗黴素A；Oligomycin 寡黴素；CCCP；FCCP；CAS：1397-94-0；

氧化磷酸化概念：

氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）是通(tōng)過一(yī)系列電(diàn)子載體從(cóng)NADH或FADH2将電(diàn)子傳遞到(dào)O2，進而生(shēng)成ATP的過程。這一(yī)過程發生(shēng)在線粒體，是需氧有機(jī)體主要的ATP來源。

氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）作用機(jī)制目前為(wèi)止依然是最有挑戰性的生(shēng)化課題。從(cóng)NADH或FADH2到(dào)O2的電(diàn)子流通(tōng)過線粒體内膜上(shàng)的蛋白(bái)複合物(wù)将質子泵出線粒體基質，這一(yī)不均勻的質子分布産生(shēng)一(yī)pH梯度和一(yī)跨膜電(diàn)子勢，造就(jiù)一(yī)質子動力勢。當質子通(tōng)過酶複合物(wù)流回線粒體基質的時候合成ATP。因此，物(wù)料氧化和ADP磷酸化通(tōng)過跨越線粒體内膜的質子梯度偶聯在一(yī)起（見(jiàn)圖1. 氧化磷酸化的本質）。

圖1. 氧化磷酸化的本質。氧化和ATP合成通(tōng)過跨膜質子流偶聯在一(yī)起。

線粒體呼吸鏈概念：

線粒體基質是細胞呼吸底物(wù)氧化的場所，底物(wù)在這裡(lǐ)氧化所産生(shēng)的NADH和FADH2将質子和電(diàn)子轉移到(dào)内膜的載體上(shàng)，經過一(yī)系列氫載體和電(diàn)子載體的傳遞，最後傳遞給O2生(shēng)成H2O。這種由載體組成的電(diàn)子傳遞系統統稱電(diàn)子傳遞鏈（Electron transfer chain, ETC），因其功能(néng)和呼吸作用直接相(xiàng)關，亦稱為(wèi)呼吸鏈。

圖2. 電(diàn)子傳遞鏈（ETC）示意圖。

電(diàn)子傳遞鏈（線粒體呼吸鏈）包含4種複合體（Complex I, II, III, IV）參與電(diàn)子傳遞。複合體I和II催化電(diàn)子傳遞到(dào)泛醌，從(cóng)兩個(gè)不同電(diàn)子供體：NADH（複合物(wù)I）和琥珀酸（複合物(wù)II）。複合體III攜帶載體從(cóng)泛醌到(dào)細胞色素c，複合體IV通(tōng)過傳遞電(diàn)子從(cóng)細胞色素c到(dào)O2完成整個(gè)流程。

複合物(wù)體I（Complex I）也稱為(wèi)NADH-Q還(hái)原酶（NADH:Ubiquinine oxidoreductase），由黃素單核苷酸（FMN）和含鐵-硫（Fe-S）的NADH脫氫酶構成，電(diàn)子傳遞從(cóng)NADH→FMN→Fe-S→CoQ。

複合物(wù)體II（Complex II）是琥珀酸-Q還(hái)原酶，将琥珀酸上(shàng)丢失的電(diàn)子還(hái)原輔酶Q（CoQ），包含FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）和琥珀酸脫氫酶（檸檬酸循環中唯一(yī)膜結合酶），電(diàn)子傳遞從(cóng)FADH2→Fe-S→CoQ。

複合物(wù)體III（Complex III）也稱為(wèi)泛醌-細胞色素C氧化還(hái)原酶（Ubiquinone: Cytochrome c oxidoreductase），是一(yī)種多(duō)蛋白(bái)複合體，包含一(yī)串Fe-S蛋白(bái)，細胞色素b（Cyt b）和細胞色素c1（Cyt C1）。Cyt b和Cyt C1含血紅(hóng)素輔基。電(diàn)子傳遞從(cóng)CoQ→Cyt bc1→Cyt c。

複合體IV（Complex IV）也稱為(wèi)細胞色素氧化酶（cytochrome oxidase），由細胞色素蛋白(bái)c，a和a3構成，含有兩個(gè)血紅(hóng)素基團和三個(gè)銅離子。

氧化磷酸化抑制劑：

氧化磷酸化抑制劑根據其作用機(jī)制可分為(wèi)三類：分别是線粒體呼吸抑制劑、磷酸化抑制劑和解偶聯劑。

一(yī)、 線粒體呼吸抑制劑

這類抑制劑抑制呼吸鏈的電(diàn)子傳遞，也就(jiù)是抑制氧化。氧化是磷酸化的基礎，抑制氧化意味著(zhe)抑制了磷酸化。常用的呼吸鏈抑制劑有：

NADH → → CoQ → →Cytb → →Cytc1 → →Cytc → →Cytaa3 → →O2

            ↑                             ↑                                              ↑

        魚藤酮                     抗黴素A                               硫化物(wù)、氰化物(wù)

        安密妥                                                            疊氮化物(wù)、一(yī)氧化碳

      殺粉蝶黴素

1.1    魚藤酮（Rotenone）：提取自(zì)熱帶植物(wù)毛魚藤（Derris elliptica）和醉魚豆（Lonchocarpus nicou），是一(yī)種非毒性的電(diàn)子傳遞鏈抑制劑，與Fe-S蛋白(bái)和泛醌之間的複合體I結合。

1.2    殺粉蝶黴素A（Piericidin A）：來源于鏈黴菌的一(yī)種抗生(shēng)素，作用機(jī)理類似與魚藤酮。

1.3    抗黴素A（Antimycin A）：來源于鏈黴菌的抗生(shēng)素，是線粒體呼吸鏈抑制劑。

1.4    硫化氫（Hydrogen sulfide, H2S）：抑制細胞色素氧化酶。

1.5    一(yī)氧化碳（Carbon monoxide, CO）：阻斷細胞色素氧化酶和O2間的傳遞，抑制Fe2+。

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二、 磷酸化抑制劑

這類抑制劑抑制ATP的合成。常用的抑制劑有：

2.1 寡黴素（Oligomycin）：來源于各種鏈黴菌的多(duō)肽類抗生(shēng)素，抑制高(gāo)能(néng)量磷酸轉移到(dào)ADP，也抑制電(diàn)子傳遞偶聯到(dào)磷酸化過程。是ATP合酶複合物(wù)的有效抑制劑。

2.2米酵菌酸（Bongkrekic Acid）：阻斷ADP-ATP反向協同作用。

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三、 解偶聯劑

解偶聯劑（uncouplers）是能(néng)夠解離細胞色素系統電(diàn)子傳遞到(dào)ATP合成這一(yī)過程的化合物(wù)統稱。這意味著(zhe)電(diàn)子傳遞繼續發揮作用，引起氧氣消耗，但ADP磷酸化被抑制。解偶聯劑的本質是增大線粒體内膜對H+的通(tōng)透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生(shēng)成。解偶聯劑隻影響氧化磷酸化但不幹擾底物(wù)水(shuǐ)平磷酸化，作用是使氧化釋放(fàng)出來的能(néng)量全部以熱的形式散發。常用的解偶聯劑有：

3.1 2,4-二硝基苯酚（2,4-Dinitrophenol）

3.2 雙香豆素（dicoumarol）：一(yī)種維生(shēng)素K模拟物(wù)，用作一(yī)種抗凝劑。是NADH醌氧化還(hái)原酶（NQO1）的競争抑制劑。

3.3 CCCP (Chloro carbonyl cyanide phenyl hydrazone)：最活躍的解偶聯劑，這一(yī)脂溶性底物(wù)能(néng)夠攜帶質子穿透線粒體内膜。

3.4 FCCP（Trifluoromethoxy carbonylcyanide phenylhydrazone）：一(yī)種有效的線粒體氧化磷酸化解偶聯劑，通(tōng)過轉運質子穿過細胞膜而破壞ATP合成。

3.5 缬氨黴素（離子載體）：來源于鏈黴菌的一(yī)種抗生(shēng)素，也是一(yī)種氧化磷酸化離子載體，通(tōng)過消散穿越線粒體内膜的離子梯度發揮氧化磷酸化解偶聯作用（作用機(jī)制見(jiàn)圖3. 離子載體如缬氨黴素的解偶聯機(jī)制）。

圖3. 離子載體如缬氨黴素的解偶聯機(jī)制。a）跨膜電(diàn)子勢/膜電(diàn)位（Δψ）因膜兩邊質子的不均勻分布而存在；b）缬氨黴素可逆結合K+産生(shēng)一(yī)種膜滲透複合物(wù)，能(néng)穿透線粒體内膜從(cóng)而釋放(fàng)K+到(dào)内部。這一(yī)電(diàn)荷運動降低(dī)Δψ，從(cóng)而解偶聯ATP合成和電(diàn)子傳遞。

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注意事(shì)項

為(wèi)了您的安全和健康，請穿實驗服并戴一(yī)次性手套操作。

本品僅用作科研研究用，不可用在人身上(shàng)，不可當成商業(yè)化的殺蟲劑、殺魚藥來使用。

 — —Written/Edited by V. Shallan【版權歸MKBio懋康所有】

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